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Title:
ROTARY PISTON MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1986/001856
Kind Code:
A1
Abstract:
In a rotary piston machine with a tight chamber (11) comprising a lateral groove (13) in which rigid blades (5) rotate and which are engaged into a slot of a disk-shaped rotor (7) rotating therewith and which makes tight the inclined edges of the groove (13), excessively high bearing forces are often generated by the large surface disk rotor (7). Said forces are eliminated by the present machine. The following measures enable to obtain that the upper face (22) of the rotor parts (7a) bearing on the sealing inclined surface (6) is not loaded by the pressure prevailing in the cover (2) on the disk-rotor (7), in other words it is made tight with respect to the volume in the cover, coming from the pressure side; 1) the axially opened rotor (7) is hydrostatically unloaded since it rotates between two planes, 2) since on the rotor a pressure build-up is prevented by making the upper parts tight, 3) since the lower parts of the sector-shaped rotor (7a) varying on the sealing surface (6) are bound only in a loose or elastic way with the rest of the rotor (7) which receives the forces, e.g. which is pivoted. By eliminating any useless friction while providing a good sealing, said positive displacement machine has better performances than any other rotary system.

Inventors:
WILLIMCZIK WOLFHART (DE)
Application Number:
PCT/DE1984/000184
Publication Date:
March 27, 1986
Filing Date:
September 07, 1984
Export Citation:
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Assignee:
WILLIMCZIK WOLFHART
International Classes:
F01C3/06; F04C3/00; F04C3/06; F04C18/00; (IPC1-7): F01C3/06
Foreign References:
GB190926585A1910-03-24
FR374153A1907-06-06
DE3308434A11984-09-13
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Claims:
Patentansprüche
1. Drehkolbenmaschine mit einem Flügelrotor und mit ihm verbun¬ denen Flügeln, die in einer in einem GehäuseSeitenteil befind liehen Ringnut umlaufen und diese dichtend in veränderliche Ar¬ beitskammern unterteilen, wobei die dem Flügelrotor zugewandte Fläche des GehäuseSeitenteiles zur Drehachse des Flügelrotors geneigt ist, auf der sich ein scheibenförmiger Rotor, der Schei¬ benrotor, dreht, der radiale Schlitze hat, durch die die Flügel in die Ringnut hineinragen, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ring¬ nut (13) abdeckende Scheibenrotor (7) bzw. die auf der schrägen Fläche (6) des GehäuseSeitenteiles (1) mit der ersten Stirnseite (21) gleitenden unteren kreisringsektorförmigen Teile (7a) des Scheibenrotors auf der von der Ringnut abgewandten zweiten Stirn seite (22) zumindest teilweise durch an die zweite Stirnseite angepaßte Teile (7b), (7d), (31) bzw. Flächen (23), die entweder zum Scheibenrotor oder zum ruhenden Deckel des Gehäuses (2) gehö¬ ren, dichtend abgedeckt werden, damit der Druck, mit der die auf der schrägen Fläche gleitenden Teile angedrückt werden, nicht mehr von dem Arbeitsdruck in der Verdrängermaschine abhängt und defi¬ niert eingestellt werden kann.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenrotor (7) auch in seiner axialen Ausdehnung den Flügelrotor (4) überragt. (Fig. 1,2,3,5,7,).
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) des Flügelrotors (4) durch das GehäuseSeiten¬ teil (1) geführt wird und die Welle des Scheibenrotors (7) durch den GehäuseDeckel (2) geführt wird, falls sie überhaupt vorhanden ist. (Fig. 17).
4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnseiten (21) und (22) des Scheibenrotors (7) bzw. seiner unteren Teile (7a) durch auf dem Umfang verteilte Bohrungen (19), Durchbrüche bzw. Ausnehmungen (20) druckmäßig miteinander verbunden sind. (Fig. 1,2,3,4,7,) .
5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenrotor (7) zumindest teilweise elastisch aufgebaut ist, bzw. seine Teile durch ein oder mehrere elastische Teile, Verbindungsstücke (7d), gasdicht miteinander verbunden sind. (Fig. 1,2,5,).
6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Teile (7a) des Scheibenrotors (7) durch einen Spannring (17) zusammengehalten werden, der zusätzlich auf einem etwas konischem Abschnitt (18) sitzen kann, wo er durch eine Feder (26) o. . angestellt wird. (Fig. 1,3,6,7,) .
7. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Teile (7a) des Scheibenrotors (7) mit den oberen, " mitrotierenden, geschlossenen Teilen (7b) des Scheibenrotors an den Rändern abdichtend, lose bzw. elastisch miteinander verbunden sind. (Fig. 4) .
8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder des Scheibenrotors (7) als elastische Dichtlippen (27) ausgebildet sind. (Fig. 1,3) .
9. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Scheibenrotor (7) und dem GehäuseDeckel (2) eine rotierende Dichtung an einem bestimmten Durchmesser befindet. (Fig. 6).
10. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im GehäuseDeckel (2) Ein bzw. Auslaßkanäle (12) befin¬ den. (Fig. 3,4,7) "TÖ^E__ OMPI.
Description:
Drehkolbenmaschine

Die Erfindung betrifft eine in Patent DE 29 13 608 beschriebene Drehkolbenmaschine mit in einer Ringnut rotierenden Flügeln, wobei die schräg abgeschnittene Seitenfläche des Gehäuse-Seitenteiles mit der Ringnut durch einen mitrotierenden scheibenförmigen Rotor abgedeckt wird.

Es hat sich gezeigt, daß die Arbeitskammern dieser Verdränger¬ maschine dichter als bei allen herkömmlichen Rotationsprinzipien gemacht werden können. Die erreichbaren Drücke sind dementsprech¬ end auch höher als bei vergleichbaren Maschinen. Dadurch wirken aber auf den großfl chigen Scheibenrotor sehr hohe wechselnde Kräfte, da sich seine einzelnen Bereiche einmal über der Saug- und dann über der Druckseite befinden. Das kann trotz starker Welle des Scheibenrotors zu einer Flatterbewegung in axialer Richtung der außen liegenden Rotorteile führen, was wiederum zu hoher Rei¬ bung, Verschleiß und zu Undichtigkeiten führen " kann. Durch die Leckage aus der Druckseite in den Deckel bildet sich dann über dem Scheibenrotor ein hoher Druck aus. Dieser drückt den Schei enrqtor auf der Saugseite noch mehr an die schräge Anlagefläche u.s.w.

Aufgabe der Erfindung ist es, den hohen Andruck des Scheibenrotors an die schräge Fläche des Gehäuse-Seitenteiles zu beseitigen und trotzdem für eine gute Abdichtung zu sorgen.

Ziel der Erfindung ist es, zumindest die unteren Teile des Schei- benrotors, die an der schrägen Fläche gleiten bzw. berührungslos entlanglaufen, zu entlasten, auf sie soll also nicht mehr der Förderdruck wirken. Dadurch würde der Verschleiß vermindert und der Wirkungsrad erhöht werden.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich- nenden Teil des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Ober-

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begriff wiedergegebenen Merkmale gelöst: Die auf den Rändern der Ringnut, also auf der schrägen Fläche des Gehäuse-Seitenteiles aufliegenden unteren Teile des Scheibenrotors (damit sind nicht bloß eingesetzte Dichtteile mit gemeint, sondern die gesamten unteren Teile) werden auf ihrer Oberseite, d. h., auf der der Ringnut abgewandten Seite (zweite Stirnseite) durch angepaßte Teile dichtend abgedeckt. Dadurch kann der über dem Schei enrotor befindliche Druck keine Teile mehr an die schräge Seitenfläche pressen.

Das kann entweder durch eine gleitende Abdichtung oder durch eine - praktisch ruhende Abdichtung, die nur die Flatterbewegung der oberen Teile abfängt, geschehen. Nachfolgend werden beide Wege beschrieben. Für die Wirkungsweise der hydrostatischen Entlastung ist es grundsätzlich unerheblich, ob die aufeinander gleitenden Teile sich berühren oder nicht, ob Flüssigkeiten oder Gase geför¬ dert werden.

Wird eine gleitende Abdichtung für die Oberseite des Scheiben¬ rotors gewählt, wird die Konstruktion wie folgt geändert: Der Scheibenrotor wird in seiner Höhe so weit verlängert, daß er den Flügelrotor überragt (Anspr. 2) und jetzt zwischen 2 rotations- sym etrisehen Flächen, meist Ebenen, zumindest abschnittsweise dichtend läuft, z. B. zwischen der schrägen Ebene und dem dazu parallelen Boden eines Deckels. Praktischer ist es dann, wenn man die Welle des Flügelrotors durch das Gehäuse-Seitenteil legt und die Welle des Scheibenrotors durch den Deckel, falls er überhaupt noch eine Welle benötigt. (Anspr. 3.) Wenn man jetzt die sich axial gegenüberliegenden Abschnitte druckmäßig miteinander verbin¬ det, sie z. B. wie ein Sieb durchbohrt, sind sie hydrostatisch entlastet. (Anspr. 4) Der Scheibenrotor braucht auch nur aus zwei konzentrischen Ringen mit einigen sie verbindenden Stegen bzw. Trennwänden zu bestehen. Dabei sollte sich mindestens eine Wand über der Trennstelle zwischen Saug- und Druckraum befinden, dort,

wo die Ringnut verschwindet, da sonst die Fördermenge abnimmt und ein Rückschlagventil benutzt werden müßte. Trennwände werden allerdings schon an den Schlitzen für die Flügel gebildet. Für Pumpen würden diese ab 3 Flügel (die Anzahl der Flügel ist ja beliebig) grundsätzlich schon genügen, wenn die Unterbrechungs- stelle der Ringnut sich mindestens über 120° erstreckt. (Die Länge der Ringnut ist grundsätzlich auch beliebig, kann sogar kürzer als 180° werden, nur laufen die Flügel dann ganz aus den Schlitzen heraus, können aber durch weiter innen liegende Teile noch weiter im Schlitz geführt werden.) Die Hohlräume im Scheibenrotor bilden mitrotierende Windkessel; bei unterbrochener Förderung und Pumpen von Gasflüssigkeitsgemischen bei hohen Drücken dämpfen sie wirksam die Flüssigkeitsschläge und verhindern Kavitation, wie z. B. bei Absorptionskälteanlagen oder bei der Anwendung als hydrostatische Kupplung, wo hohe Drücke entstehen und durch Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes ausgekuppelt wird oder als Retarder bei der Vernichtung von Bremsenergie.

- Bei Gasförderung ist ein totes Volumen immer unerwünscht, deshalb müssen die Bohrungen dünn, und die Ausnehmungen flach (Zehntel Millimeter) gemacht werden, oder der Scheibenrotor wird gar nicht durchbohrt. Die nötigen Druckpolster können auch auf anderen Wegen über dem Scheibenrotor geschaffen werden, damit der Scheibenrotor wieder hydrostatisch entlastet ist. Das geht natürlich auch noch, wenn die Stirnflächen des Scheibenrotors berührungslos laufen, z. B. bei hohen Drehzahlen und heißen Medien, als Abgasturbolader oder Verdrängerturbine. Dann wird der Scheibenrotor zusätzlich durch eine Welle geführt oder durch Axiallager.

Nachdem die letzten, durch den Förderdruck bedingten Kräfte an gleitenden Teilen beseitigt wurden, (der Flügelrotor war praktisch in axialer Richtung schon kräftefrei, überträgt also nur die nutz¬ baren Kräfte auf das Fördermedium über starre Teile) sollen noch definierte Λuflagekräfte für eine gute Abdichtung geschaffen

werden .

Um die Stirnseite des Scheibenrotors an ihre Gegenfl che mit defi¬ niert leichtem Druck anzustellen (ähnlich wie bei einer Gleitring- dichtung) muß mindestens eine der 4 Flächen axial beweglich (im Bereich von z. B. hundertstel Millimeter) bzw. etwas elastisch gelagert sein, z. B. eine Lochscheibe bzw. Scheibe mit den glei¬ chen Konturen des Scheibenrotors im Gehäusedeckel. Natürlich können auch in eine der Flächen übliche Dichtelemente in Nuten eingesetzt werden. Meistens wird aber der ganze Scheibenrotor ähnlich einer Gleitringdichtung elastisch aufgebaut, z. B. durch Gummi-MetallVerbindungen, die auch für hohe Drücke ausgelegt wer¬ den können. (Anspr. 5) Man kann aber auch die unteren Teile des Scheibenrotors nur saugseitig definiert an die schräge Fläche des Gehäuse-Seitenteiles anstellen, indem man sie gasdicht über ein großes Gummiteil mit dem oberen, starr gelagerten Teil des Schei- b.enrptors verbindet. Der weiche Gurraπi überträgt die Flatterbewe¬ gung der oberen Teile des Scheibenrotors, nicht auf. die unteren. (Anspr. 5) Sollen gar keine Gummiteile in der Verdrängermaschine verwendet werden, kann man auch die Ränder des Scheibenrotors als Dichtlippen ausbilden, indem man die Ränder so weit schwächt, bis sie sich etwas bewegen lassen (Anspr. 8)

Natürlich läßt sich auch ein völlig starrer Scheibenrotor verwen¬ den, der dann ein gewisses Spiel zwischen den beiden rotationssym- metrischen Flächen (Ebenen, Kegelmäntel, u.s.w.) hat.

Die V-förmigen Schlitze des Scheibenrotors kann man an die Flügel anstellen, indem man wieder elastische Teile verwendet oder die unteren Teile des Scheibenrotors durch einen Spannring, Verschrau- bung, o. ä. zusammenhält. Der Spannring kann bei nur geringen Fliehkräften selbst etwas elastisch sein oder er sitzt auf einem etwas konischen Teil des Umfanges, wo er durch eine leichte Feder verschoben werden kann und so den Verschleiß der Flügel aus¬ gleicht. (Anspr. 6)

Der einfachste und billigste Scheibenrotor besteht aus einer vollen runden Scheibe mit den Aussparungen für die Flügel und den Bohrungen für den Druckausgleich oder einer Dichtung, die verhin- dert, daß sich über dem Scheibenrotor ein zu hoher Druck ausbilden kann.

Vorzugsweise für Gasförderung bieten sich noch mehr Lösungen an. Die unteren Teile des Scheibenrotors in der Form von Kreisringsek¬ toren liegen an allen Rändern abdichtend, aber lose in entspre- chenden Aussparungen des gelagerten Scheibenrotors. Sie sind ent¬ sprechend durchbohrt und wirken dadurch ähnlich wie Kolbenringe mit Druckausgleich. Ein gewisser Andruck kann durch Federn er¬ reicht werden. Die unteren Teile können aber auch elastisch und gasdicht an den Rändern mit den oberen Teilen des Scheibenrotors verbunden werden. Der zwischen ihnen liegende abgeschlossene Raum kann dadurch druckentlastet werden, indem er durch eine hohle

Welle mit der Außenluft oder der Saugseite verbunden wird. Dabei können die einzelnen unteren Kreisringsektoren druckseitig abheben und so gleichzeitig als Auslaßventile wirken, damit die innere Verdichtung bei Gasförderung voll genutzt werden kann. (Anspr. 7) (Es genügt ja bei diesem Prinzip, wenn man nur eine Seite, z. B. die Saugseite gegenüber dem Raum im Deckel abdichtet. Der Auslaß kann sich dann im Deckel an irgendeiner Stelle befinden bzw. der Einlaß). Bei diesen Lösungen für Gasförderung ist kein schädliches Volumen vorhanden.

Ein annäherndes Kräftegleichgewicht kann man auch durch ein unter¬ schiedliches Druckniveau über dem Scheibenrotor im Deckel errei¬ chen. An einem bestimmten Durchmesser wird über dem Scheibenrotor ein Dichtring angeordnet, der entweder an beiden Planflächen an- liegt oder einen axialen Spalt eines abgesetzten Teiles abdichtet. Über dem inneren Teil wird dann z. B. der Druck abgesenkt, wobei die obere Stirnseite des Schei enrotors selbstverständlich ge-

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schlössen ist. Vergrößert man den Durchmesser des Dichtringes, so verkleinert sich die Auflagekraft des Scheibenrotors auf den Rän¬ dern der Ringnut; verkleinert man ihn, so erhöht sich die Auflage- kraft. Es läßt sich also bei einem bestimmten Durchmesser ein Gleiάhgewicht erzielen. Ein Abheben des Scheibenrotors kann man durch ein entsprechendes Axiallager verhindern. (Anspr. 9)

Ein unterschiedliches Druckniveau kann man auch in U fangsrichtung erzeugen, indem die obere Stirnseite des Scheibenrotors nur bei bestimmten Kreisringsektoren (z. B. nur über 135° bei 4 Flügeln), also nur saug- oder druckseitig dichtend am Deckel entlanggleitet. Der Scheibenrotor braucht dabei nicht unbedingt durchbohrt zu sein. (Anspr. 1)

Sind die Bohrungen durch den Scheibenrotor z. B. bei Flüssigkeits- förderung groß genug, können über dem Scheibenrotor an entspre¬ chenden Stellen die Ein- und Auslaßkanäle angeordnet sein. (Anspr. 10) Dabei können die üblichen Kanäle in der Ringnut natür¬ lich auch noch bestehen. Dadurch können auch die schwierigsten Förderprobleme gelöst werden. Wird auch der Flügelrotor z. B. durch eine Feder an die Nut angestellt, ergeben sich sehr dichte Arbeitskammern mit definierten Auflagekräften, die unabhängig von Drehzahl, Förderdruck, u. a. geworden sind. Daraus resultieren nicht nur die besseren technischen Daten, wie gutes Ansaugver¬ mögen, absolute Trocken!aufSicherheit, Fremdkörperunempfindlich- keit, größere Förderhöhen bei großen und kleinen Fördermengen bei jeder gewünschten Drehzahl, gute Wirkungsgrade, geringer Ver¬ schleiß, Temperaturunabhängigkeit, sondern auch eine derart hohe Variationsfähigkeit dieser Drehkolbenmaschine, daß praktisch fast alle Anwendungsbereiche einer Verdrängermaschine abgedeckt werden können; von einer Pumpe, Vakuumpumpe, einem Verdichter für ölfreie Druckluft, Mengenmesser, Druckluft- und Hydraulikmotor, einer hydrostatischen Kupplung, einem Retarder bis zur sog. Verdränger¬ turbine.

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Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei¬ spiele näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1: den Längsschnitt einer Pumpe, wobei der Scheibenrotor 7 im Schnitt B-B von Fig. 2 dargestellt ist,

Fig. 2: den Scheibenrotor 7 nach dem Schnitt A-A von Fig. 1 mit der darunterliegenden Ringnut 13,

Fig. 3: den Längsschnitt einer Pumpe,

Fig. 4: den Längsschnitt eines Verdichters, Fig. 5: den Längsschnitt einer Verdrängermaschine,

Fig. 6: den Längsschnitt eines weiteren Verdichters,

Fig. 7: den Längsschnitt einer weiteren Pumpe.

1.Ausführungsbeispiel

Zwei starr zu einem Flügelrotor 4 vereinigte halbrunde Flüge.! ' 5 werden durch die Welle 3 angetrieben und rotieren in der Ringnut 13, die ebenfalls im Querschnitt rund geformt ist. Einer der bei¬ den Flüge! trennt jeweils die Ringnut 13 in zwei Arbeitsräume 11. Die in der Nut befindlichen Kanäle !2 sind je nach Drehrichtung Ein- bzw. Auslaß. Der Scheibenrotor 7 dreht sich zwischen 2 parallelen Ebenen, der schrägen Ebene 6 des Seitenteiles 1 und der Gleitfläche des Deckels 23 und wird durch die Flügel 5 über die Schlitze 14 mitgenommen. Die Drehachsen bzw. Wellen 3 des Flügel- und Scheibenrotors 4 bzw. 7 bilden einen spitzen Winkel. Der Zapfen 8 dient hier nur als Zentrierung des Scheibenrotors 7. Dieser deckt die Ringnut 13 ab, und verhindert so eine Verbindung zwischen den Arbeitskammern 11. Er besteht hier aus 3 elastisch miteinander verbundenen Teilen: zwei unteren Teilen 7a und einem oberen offenen Teil 7c, die durch ein Gummiteil als Verbindungs¬ stück 7d gasdicht miteinander verbunden sind. Durch die Bohrungen 19 und durch die Ausnehmungen bzw. Durchbrüche 20 kann sich der Druck nur in axialer Richtung ausbreiten. In Umfangsrichtung

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dichten die radialen Trennwände 16 an der Unterbrechungsstelle 15 der Ringnut 13 ab. Der Scheibenrotor 7 hat im Querschnitt die Form eines Speichenrades. Die beiden Stirnseiten 21 und 22 des Schei- benrotors 7 bilden entsprechende Dichtflächen, die beide gleich¬ zeitig durch die Spiralfeder 24 und das elastische Verbindungs¬ stück 7d an die Gegenflächen gedrückt werden (ähnlich einer Gleit¬ ringdichtung). Es sind z. T. auch elastische Dichtlippen 27 an den Stirnseiten 21 und 22 des Scheibenrotors 7 angebracht. Die beiden unteren Hälften 7a werden durch den Spannring 17 zusammengehalten, wobei die Dichtkanten der Schlitze 14 an die Flügel 5 nachgestellt werden, indem der Spannring 17 auf dem konischen Bereich 18 des Scheibenrotors 7 durch die Spiralfeder 26 axial geringfügig ver¬ schoben wird. Die Flügel 5 bzw. der Flügelrotor 4 werden durch die Wellfeder 25 definiert in die Ringnut 13 gedrückt.

Diese Ausführung der Drehkolbenmaschine eignet sich u.a. als

Hochdruckpumpe für Wasser in Druckbereichen, die von anderen

Rotationsprinzipien nicht mehr erreichbar sind. Es entstehen nur die vorher eingestellten Auflagekräfte, daher die geringe Reibung, lange. Lebensdauer und gute Wirkungsgrad bei sehr geringer Ge¬ räuschentwicklung. Die hier extra groß gemachten Hohlräume im Scheibenrotor 7 bilden mitrotierende Windkessel, die beim Abreißen des Förderstromes die Flüssigkeitsschläge dämpfen, wie es z. B. bei geschlossenen Kreisläufen und hohen Drücken (Absorptionskälte- maschinen) nötig ist. Die Pumpe könnte aber auch für ganz andere Aufgaben geeignet gemacht werden, z. B. für das Versprühen von Farbe u.s.w.

2. Ausführungsbeispiel

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt (die rechte Seite des Scheiben- rotors ist wie in Fig. 1 geschnitten) einer Pumpe, die auch für heiße Medien verwendet werden kann, da Gumπiiteüe fehlen.

Die Flüge! 5 sitzen hier fest auf der Welle 3 und werden mit ihr zusammen etwas in die Ringnut 13 gedrückt. Die Welle wird durch einen kegelförmigen Schraubenkopf in der Welle aufgeweitet. Der Scheibenrotor 7 ist zwar aus zwei starren Teilen gefertigt, aber alle Ränder, d. h. der Innen- und Außendurchmesser und die Dicht¬ kanten der Schlitze 14, sind als Dichtlippen 27 ausgebildet, d. h., das Material wird nach außen hin gerade so dünn, daß es sich durch den sich im Deckel 2 ausbildenden Druck an die Gegen- fläche anlegt. Der Druck im Deckel 2 richtet sich nach der Größe der Leckage aus der Druckseite und der Leckage in die Saugseite. Die beiden Teile 7 werden durch zwei Spannringe 17 zusammenge¬ halten, die dicht an der schrägen Ebene 6 liegen. Durch einen balligen inneren Teil des Scheibenrotors wird er an der Welle 3 zentriert, zumindest in Längsrichtung der Flügel. Bei mehr als zwei Flügel ist eigentlich keine Zentrierung mehr nötig. Zur hydrostatischen Entlastung des Scheibenrotors 7 hat er auf seinen beiden Stirnseiten 2! und 22 genau gegenüberliegende flache Aus¬ nehmungen 20, die durch große Bohrungen 19 verbunden sind. Deshalb können hier die Ein- und Auslaßkanäle 12 im Gehäuse-Deckel 2 ange¬ ordnet sein. Zusätzlich befindet sich noch ein versetzt gezeich¬ neter Einlaßkanal 12 im Gehäuse-Seitenteil 1, der zur besseren Füllung bzw. zur Entlüftung der Pumpe dient bzw. umgekehrt.

Der Scheibenrotor 7 kann natürlich auch ganz aus Kunststoff oder Gummi bestehen, wobei die Gleitfl chen aus Metall bestehen können.

3. Ausführungsbeispiel

Fig. 4 zeigt den Längsschnitt eines Verdichters, wobei die rechte Seite des Scheibenrotors 7 wieder geschnitten ist.

Auch hier wird eine zu hohe Λnpreßkraft bzw. ein zu hohes Flattern des Scheibenrotors gegenüber der schrägen Fl che 6 durch Abdecken

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der zweiten Stirnseite 22 der auf der schrägen Fläche gleitenden Rotorteile erreicht; und zwar liegen hier mehrere lose kreisring- sektorfδrmige Platten 7a auf der Ebene des Gehäuse-Seitenteiles 1 auf, die sich in Ausnehmungen des geschlossenen Teiles 7b des Scheibenrotors 7 befindet. Die Dichtteile 7a wirken ähnlich wie Kolbenringe und sind wegen des Druckausgleichs axial durchbohrt. Nur zwei Teile 7a sind nötig, wenn man verhindert, daß sich der Druck in Umfangsrichtung ausbreitet, der über den Dichtteilen herrscht, wenn z. B. ein dünnes Blech wellblechartig geformt ist. Die Kanten der Dichtteile 7a sind an den Schlitzen 14 hochgezogen. Der Teil 7b des Scheibenrotors 7 ist mechanisch durch Axiallager 30 gelagert, die hier allerdings nur symbolisch eingezeichnet sind. Zusätzlich könnte der Scheibenrotor .auch durch Kurvenrollen abgestützt werden. Da der Scheibenrotor 7 hohe Kräfte - besonders bei großen Maschinen - aufnehmen muß, ist er durch Rippen 28 ver¬ steift, die gleichzeitig Kühlrippen eines Radiallüfters sind, die die Kühlluft radial nach außen fördern. Das muß nicht immer ein geschlossener Kreislauf sein, da dieser Verdichter auch trocken laufen kann.

Beide Rotoren 4 und 7 sind hier durch ein Schwenklager 29 verbun¬ den, wodurch der Scheibenrotor 7 zentriert und angetrieben wird, damit die Kanten der Schlitze 14 entlastet werden. Dazu ist das Schwenklager 29 durch zwei Kugeln in der Flügelebene in Drehrich- tung der Rotoren blockiert.

4. Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt der Verdrängermaschine mit ge¬ schnittenem rechten Teil des Scheibenrotors 7. Sie ist der vorher¬ gehenden Ausführung ähnlich, nur sind hier die gleitenden Teile 7a mit dem oberen Teil 7b durch ein großes Verbindungsstück 7d aus

- 1! - der Druckseite abheben und wie Auslaßventile wirken. Deshalb be¬ findet sich der Auslaß-Kanal 12 nicht in der Ringnut 13 sondern im Gehäuse-Deckel 2, in dem der volle Förderdruck herrscht. (Ähnlich könnten auch die Dichtlippen 27 von Fig. 3 wirken, wenn sie weich genug sind.) Sinn dieser Konstruktion ist es, daß, obwohl der vol¬ le Druck auf dem Scheibenrotor 7 lastet, auf der Saugseite nur der Andruck des Gummis bleibt. Diese Ausführung hat gar kein schädli¬ ches Volumen.

5. Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt 4 eines Verdichters ohne schädli¬ ches Volumen, der auch ölfrei und bei hohen Drehzahlen laufen kann, bzw. auch als Druckluftmotor u.s.w., mit anderer Stellung des Flügelrotors 4.

Hier ist ein Kompromiß zwischen dem lose auf den Rändern der Ring¬ nut 13 aufliegenden Scheibenrotor 7, wie in der o.a. ersten Patentanmeldung beschrieben ist, und dem mechanisch gelagerten Scheibenrotor gemacht worden, indem hier der im Deckel 2 herr¬ schende Druck nur auf einen äußeren Teil des Scheibenrotors 7 wirkt; und zwar so, daß er gerade in Kontakt mit seiner Auflage¬ fläche bleibt. Dazu ragt ein abgesetzter Teil 7e des Scheibenro¬ tors abdichtend in eine entsprechende Bohrung des Gehäuse-Deckels 2. Über diesem Teil wird der Druck abgesenkt, indem z. B. durch einen Kanal 12 eine Verbindung nach außen oder zum Einlaß hin besteht. Zusätzlich kann die Auflagekraft des Scheibenrotors 7 durch eine Feder 24 definiert eingestellt werden. Das Axiallager 30 dient hier nur als Sicherung, (es muß im Normal- fall keine Kräfte aufnehmen.)

Dieser Scheibenrotor eignet sich auch zu einer Luftlagerung, indem in den Spalt zwischen ihm und der schrägen Ebene 6 Druckluft - z. B. von der Druckseite - eingeblasen wird.

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6. Ausführungsbeispiel

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt einer einfachen Pumpe, wo der Scheibenrotor 7 große Bohrungen 19 besitzt und sich die Ein- und Auslaßkanäle 12 im Gehäuse-Deckel 2 befinden. Die über den Schlitzen 14 geschlossene zweite Stirnseite 22 des Scheibenrotors gleitet nur saugseitig an einem ruhenden Dichtteil 31 des Ge¬ häuse-Deckel 2 dichtend entlang, d. h. druckseitig kann der Schei¬ benrotor an beiden Stirnseiten frei laufen. Das Ganze ginge auch umgekehrt, da immer nur eine Seite abgedichtet werden muß. Da der Querschnitt des Ringraumes bzw. der Ringnut 13 frei wählbar ist, ist hier ein dreieckförmiger Querschnitt gezeigt, bei dem sich auch alle Spalte zwischen den Flügeln 5 und der Ringnut nachstel¬ len lassen.

Wenn der Ringraum in Umfangsrichtung stark verkürzt wird, d. h., die Trennstelle bzw. Unterbrechungsstelle der Ringnut 15 länger wird (sie könnte auch länger als 180° werden), fahren dort die Flügel 5 weiter aus den Schlitzen 14 heraus, d.h., die Kanten der Schlitze könnten beim Wiedereintauchen der Flügel beschädigt werden. Deshalb sind hier die Kanten der Schlitze weiter nach innen geführt, wo die Flügel 5 an der Welle 3 so weit nach unten gezogen wurden, daß sie in jeder Stellung in den Schlitzen 14 bleiben und so die Führung zwischen den Flügeln 5 und den Schlitzen 14 übernehmen. Da dort der Scheibenrotor 7 auch weiter nach unten verlängert ist und die Kanten der Schlitze 14 so mehr Tragfähigkeit bekommen, wird dort das Drehmoment auf den Scheiben¬ rotor 7 übertragen. Der Scheibenrotor ist allerdings kein Lei¬ stungsteil, es muß also im wesentlichen nur seine Reibung über¬ wunden werden.




 
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